Му-му, уф-уф, кряк-кряк: еволюцията на акустичната комуникация

В света на животните, който трябва да включва и хората, има много методи за предаване на информация един на друг. Това може да бъде енергичен танц, като райска птица, показващ готовността на мъжа за размножаване; може да бъде ярък цвят, като амазонските дървесни жаби, което говори за тяхната токсичност; това може да е аромат на куче, който маркира границите на дадена територия. Но най-познатата за повечето развити животни е акустичната комуникация, тоест използването на звуци. Ние дори учим децата си от люлката на кого и как казва: крава - му-му-му, куче - уф-уф и т.н. За нас вербалната, тоест акустичната комуникация, е неразделна част от социализацията. Същото може да се каже и за други представители на фауната. Учени от университета Хайнан (Китай) решиха да надникнат в миналото, за да разберат еволюцията на акустичната комуникация. Колко разпространена е акустичната комуникация сред животните, кога е възникнала и защо се е превърнала в доминиращ метод за предаване на информация? Научаваме за това от доклада на изследователите. Отивам.

Изследователска база

На този етап от еволюционното развитие много представители на фауната напълно са въвели звукови сигнали в своя ритъм на живот. Звуците, издавани от животните, се използват за привличане на партньор (пеене на птици, грачене на жаби и др.), За откриване или дезориентиране на врага (викът на сойка, който информира хищника, че е открит и засадата няма да работи, така че е по-добре за него да се оттегли), за да предаде информация за наличието на храна (кокошките, след като са намерили храна, издават характерен звук, за да привлекат вниманието на своето потомство) и др.

Интересен факт:

Мъжки едномустак звънар (Procnias albus) издава брачен вик от 125 dB (реактивен двигател - 120-140 dB), като същевременно е най-шумната птица на планетата.

Изследването на акустичните сигнали и тяхната еволюция се извършва от доста дълго време. Данните, получени в хода на такива работи, допринасят за по-доброто разбиране на това как хората използват звуци и следователно как са се формирали различни езици в различни региони на планетата. Подобни изследвания обаче не засягат самия произход на акустичната комуникация като феномен. Един от фундаменталните въпроси, на който все още никой не е отговорил, е – защо е възникнала акустичната комуникация?

Има много въпроси, които изискват отговори. Първо, какви фактори на околната среда са повлияли на възникването и формирането на този тип пренос на информация? Второ, свързана ли е акустичната комуникация с видообразуването, т.е. помага ли за разпространението на вида и за предотвратяването на изчезването му? Трето, еволюционно стабилно ли е наличието на акустична връзка след нейното развитие? И накрая, дали акустичната комуникация се е развила в различни групи животни паралелно или има общ прародител за всички същества?

Отговорите на тези въпроси, според самите учени, са важни не само за разбирането на акустичната комуникация като такава, но и за разбирането на еволюцията и промените в поведението на животните. Например, има теория, че местообитанието силно влияе върху половия подбор и комуникацията при някои животински видове. Дали тази теория е приложима при формирането на сигнали, все още е трудно да се каже, но е съвсем реална. Учените припомнят още, че още Дарвин е казал, че звуковите сигнали играят важна роля при образуването на двойки при някои видове. Следователно акустичните сигнали влияят върху видообразуването.

В тази работа изследователите решават да обмислят еволюцията на звуковите сигнали при тетраподите, използвайки филогенетичен подход (разкриващ връзката между различни видове). Основният акцент е върху произхода на акустичната комуникация, а не върху нейната форма или функция. В изследването са използвани данни от 1799 различни вида, като е взет предвид и факторът дневно поведение (видове с дневна и нощна активност). Освен това е направено изследване на връзката между акустичната комуникация и степента на видова диверсификация, т.е. тяхното разпространение, чрез модела на видообразуване-изчезване. Филогенетичният консерватизъм също беше тестван при наличието на акустична връзка между видовете.

Резултати от проучването

Сред тетраподите повечето земноводни, бозайници, птици и крокодили са акустично комуникативни, докато повечето люспести и костенурки не са. В редиците на земноводните цецилиите нямат този тип трансфер на информация (Цецилиан), но някои видове саламандри и повечето жаби (39 от разглежданите 41 вида) го имат. Също така акустичната комуникация отсъства при змиите и във всички семейства гущери, с изключение на две - Gekkonidae (гекон), phyllodactylidae. В разреда на костенурките само 2 от 14 семейства имат акустична комуникация. Съвсем очаквано е, че сред разглежданите 173 вида птици всички са имали акустична връзка. 120 от 125 семейства бозайници също показват тази характеристика.

Интересен факт:

Саламандрите имат невероятна регенерация и могат да възстановят не само опашката, но и лапата; саламандрите, за разлика от много от техните роднини, не снасят яйца, но са живородни; един от най-големите саламандри - японският гигант - тежи 35 кг.

Обобщавайки тези данни, можем да кажем, че акустичното предаване на информация присъства в 69% от тетраподите.

Таблица 1: Процент на собствениците на акустично предаване на информация сред изследваните видове четириноги.

След като установихме приблизителното разпределение на акустичната комуникация между видовете, беше необходимо да разберем връзката между това умение и поведението на животните (нощни или дневни).

Сред няколко модела, които описват тази връзка за всеки вид, беше избран модел, който е подходящ за средно описание на връзката между акустиката и поведението за всички видове. Този модел (таблица № 2) показва всички възможни плюсове и минуси на подобно умение и за двете поведения на животните.

Таблица #2: Анализ на връзката между акустичната комуникация и поведението на животните (ден/нощ).

Установена е ясна зависимост на акустичната комуникация от поведението, както и балансирана взаимозависимост. Въпреки това, любопитно, не е открита обратна връзка - поведение от акустично свързване.

Филогенетичният анализ показа тясна връзка между акустиката и нощния начин на живот (Таблица № 3).

Таблица #3: Филогенетичен анализ на връзката между акустичната комуникация и начина на живот ден/нощ.

Анализът на данните също показа, че наличието на акустична връзка не е имало ефект върху скоростта на диверсификация във филогенезата на тетраподите. По този начин средните показатели за диверсификация (видообразуване–изчезване; r = 0.08 събития на милион години) са еднакви за двете линии видове с акустично свързване и линии без това умение. Следователно може да се предположи, че наличието/отсъствието на акустична комуникация практически не е имало ефект върху разпространението на даден вид или върху събития, свързани с неговото формиране или изчезване.

Изображение #1: Графика на еволюцията на акустичната комуникация между различни четириноги.

Учените предполагат, че акустичната комуникация най-вероятно се е развила независимо във всяка голяма група четириноги, но нейният произход е древен в много големи клади (~100–200 милиона години).

Например, акустичната комуникация се е развила доста рано във филогенезата на ануровите земноводни (Анура), но напълно отсъства от сестринската група за всички други съществуващи жаби от кладата, съдържаща семействата Ascaphidae (опашати жаби) и Leiopelmatidae (лиопелм).

Интересен факт:

Лиопелмите са ендемични за Нова Зеландия и се считат за дълголетници сред жабите - мъжките живеят до 37 години, а женските до 35 години.

Бозайниците, подобно на жабите, са развили акустична комуникация преди около 200 милиона години. Някои видове са загубили това умение по време на еволюцията, но по-голямата част са го донесли до наши дни. Изключение могат да се считат за птиците, които очевидно са единствените, които не са се разделили с акустичната комуникация през целия период на еволюция.

Установено е, че акустичната комуникация присъства както в най-скорошния предшественик на живите птици, така и в най-древния предшественик на живите крокодили. Всеки от тези предци е на около 100 милиона години. Може да се предположи, че акустичната връзка е присъствала и в общия прародител на тези два клада, тоест още преди 250 милиона години.

Интересен факт:

някои видове гекони са способни да издават най-неочакваните звуци за гущер - лай, щракане, чуруликане и др.

Акустичното свързване е рядко при люспестите, което може да се дължи на по-тясно фокусирано появяване изключително при нощни същества като гекони (Gekkota). Сравнително скорошни еволюционни промени доведоха до появата на акустична комуникация при някои филогенетично изолирани видове саламандри и костенурки.

За по-подробна информация относно нюансите на изследването препоръчвам да разгледате съобщават учените и Допълнителни материали на него.

Епилог

Обобщавайки всички гореописани резултати, може да се твърди с почти пълна сигурност, че развитието на акустичната комуникация по един или друг начин е свързано с нощния начин на живот. Това потвърждава теорията за влиянието на екологията (околната среда) върху еволюционните характеристики на вида. Наличието на акустична комуникация обаче практически няма ефект върху диверсификацията на видовете в голям времеви мащаб.

Изследователите също така установиха, че звуковата комуникация се е появила преди около 100-200 милиона години и някои видове тетраподи са носили тази способност през това време без практически никакви промени.

Струва си да се отбележи, че наличието на акустична комуникация за нощни същества, въпреки че е ясен плюс, не оказва отрицателно въздействие върху прехода към дневен начин на живот. Този прост факт се потвърждава от факта, че много бивши нощни видове, след като са преминали към дневен начин на живот, не са загубили тази способност.

Комуникацията със звуци според това изследване може да се нарече най-стабилната еволюционна черта. Когато тази способност се прояви, тя почти никога не изчезна в хода на еволюцията, което не може да се каже за други видове сигнализация, като ярък цвят или необичайна форма на тялото, оперението или козината.

Според изследователите техният анализ на връзката между акустичната комуникация и околната среда може да се приложи към други еволюционни черти. Преди това се смяташе, че въздействието на екологията върху методите за сигнализиране е ограничено до разликите между тясно свързани видове. Въпреки това, въз основа на работата, описана по-горе, може да се твърди уверено, че основните видове сигнализиране също се променят в съответствие с промените в околната среда на животното.

Петък извън топ:

Отлична демонстрация на невероятното разнообразие от звуци, които издават различните видове птици.

Off-top 2.0:

Понякога животните издават много необичайни и забавни звуци.

Благодаря за гледането, бъдете любопитни и пожелавам страхотен уикенд на всички! 🙂

Малко реклами 🙂

Благодарим ви, че останахте с нас. Харесвате ли нашите статии? Искате ли да видите още интересно съдържание? Подкрепете ни, като направите поръчка или препоръчате на приятели, облачен VPS за разработчици от $4.99, уникален аналог на сървъри от начално ниво, който беше изобретен от нас за вас: Цялата истина за VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 ядра) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как да споделите сървър? (предлага се с RAID1 и RAID10, до 24 ядра и до 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 пъти по-евтин в центъра за данни Equinix Tier IV в Амстердам? Само тук 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV от $199 в Холандия! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - от $99! Прочети за Как да изградим инфраструктура Corp. клас с използване на сървъри Dell R730xd E5-2650 v4 на стойност 9000 евро за стотинка?

Източник: www.habr.com